糖心破解版

电気を蓄え、必要なときに取り出すことのできる2次电池は、电気自动车やスマートグリッドなど省エネルギー社会実现の键を握る中核技术である。现在最も优れた2次电池はリチウムイオン电池であるが、上记の大型用途への展开が进むにつれ、大幅な低コスト化や脱希少金属への要请が强まっている。このため、希少金属であるリチウムを资源的に豊富で安価なナトリウムで置き换えたナトリウムイオン电池が注目され、适合する电极材料の开発が行われている。

© 2014 山田　淳夫
発见した新物质中にはオレンジ色で示したナトリウムイオンが大量に蓄えられており、鉄イオンの周り（緑の部分）に存在する电子とともに出し入れすることで、充电と放电が行われる。これまで、安価なナトリウム?鉄化合物でこの反応を起こすことは不可能とされてきたが、今回の発见により、现在のリチウムイオン电池と同等以上の高い电圧を発生する高エネルギー密度系が実现されたばかりでなく、数分以内の充电?放电にも対応する高速反応も可能となった。

しかし、既存物质の组成や构造を基本にリチウムをナトリウムに置き换えるだけでは、十分な性能を実现するには至っておらず、革新的な电极材料の开発が待たれている。特に、安価で资源リスクのない鉄を主体とする化合物を利用できるようにすることが切望されているが、极めて难易度が高いとされてきた。

東京大学大学院工学系研究科の山田淳夫教授のグループは、既存材料の延長線上ではなく、全く新しい物質に活路を求めて探索を行い、リチウムイオン電池と同等以上の性能を実現する新物質を発見し、その結晶構造を決定した。この新物質は希少金属を一切含まない鉄を主体とする化合物で、極めて簡単に合成することができる。ナトリウムイオン電池のプラス極の材料として機能し、既存材料を大きく上回る3.8 Vの高電圧作動が可能で、ナトリウムイオンが非常に高速で移動するため数分以下での高速充放電にも対応できる。

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论文情报

Prabeer Barpanda, Gosuke Oyama, Shin-ichi Nishimura, Sai-Cheong Chung, Atsuo Yamada,
“A 3.8 V earth-abundant sodium battery electrode”,
Nature Communications 5:4358 Online Edition: 2014/7/17 (Japan time), doi: 10.1038/ncomms5358.
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